1第一章电力系统故障分析的基本知识
(完整版)电力系统分析基础知识点总结
一．填空题1、输电线路的网络参数是指（电阻）、（电抗）、（电纳）、（电导）。
2、所谓“电压降落”是指输电线首端和末端电压的（相量）之差。
“电压偏移”是指输电线某点的实际电压和额定电压的（数值）的差。
3、由无限大的电源供电系统，发生三相短路时，其短路电流包含（强制/周期）分量和（自由/非周期）分量，短路电流的最大瞬时的值又叫（短路冲击电流），他出现在短路后约（半）个周波左右，当频率等于50HZ时，这个时间应为（0.01）秒左右。
4、标么值是指（有名值/实际值）和（基准值）的比值。
5、所谓“短路”是指（电力系统正常运行情况以外的相与相之间或相与地之间的连接），在三相系统中短路的基本形式有（三相短路），（两相短路），（单相短路接地），（两相短路接地）。
6、电力系统中的有功功率电源是（各类发电厂的发电机），无功功率电源是（发电机），（电容器和调相机），（并联电抗器），（静止补偿器和静止调相机）。
7、电力系统的中性点接地方式有（直接接地）（不接地）（经消弧线圈接地）。
8、电力网的接线方式通常按供电可靠性分为（无备用）接线和（有备用）接线。
9、架空线是由（导线）（避雷线）（杆塔）（绝缘子）（金具）构成。
10、电力系统的调压措施有（改变发电机端电压）、（改变变压器变比）、（借并联补偿设备调压）、（改变输电线路参数）。
11、某变压器铭牌上标么电压为220±2*2.5%，他共有（5）个接头，各分接头电压分别为（220KV）（214.5KV）（209KV）（225.5KV）（231KV）。
二：思考题1.电力网，电力系统和动力系统的定义是什么？（p2）答: 电力系统：由发电机、发电厂、输电、变电、配电以及负荷组成的系统。
电力网：由变压器、电力线路、等变换、输送、分配电能的设备组成的部分。
动力系统：电力系统和动力部分的总和。
2.电力系统的电气接线图和地理接线图有何区别？（p4-5）答：电力系统的地理接线图主要显示该系统中发电厂、变电所的地理位置，电力线路的路径以及它们相互间的连接。
电力系统故障分析的基本知识
§1电力系统故障分析的基本知识主要内容：1、电力系统故障的基本概念2、三相短路的暂态过程分析3、短路冲击电流，短路电流的有效值，短路容量的概念及计算§1.1 故障概述1 故障分类故障，事故：正常运行情况以外的相与相之间、相与地之间的连接或相的断开。
断线故障（纵向故障、非全相运行）简单故障对称故障短路故障（横向故障）复杂故障不对称故障名称图示符号概率⑴三相短路f（3）5%⑵f（2）10%⑶单相短路f（1）65%⑷两相短路接地f（1。
1）20%⑸一相断线⑹二相断线2 短路原因(1) 相间绝缘或相对地绝缘损坏；(2) 误操作。
3 短路危害(1) 大电流产生巨大电动力，造成机械损坏（动稳定）；(2) 烧毁设备（热稳定）；(3) 电网大面积电压下降；(4) 破坏电力系统的稳定；(5) 影响电力系统通讯。
4 减少短路危害的措施(1) 采用合理的防雷设施，加强运行维护管理等。
(2) 通过采用继电保护装置，迅速作用于切除故障设备行。
(3) 架空线路普遍采用自动重合闸装置。
(4) 装设限流电抗器。
(5) 选择有足够电动力稳定和热稳定性的电气设备。
5 短路计算目的(1) 合理的配置继电保护及自动装置整定与校验。
(2) 选择最佳的主接线方案及电气设备，确定限流措施。
(3) 进行电力系统暂态稳定的计算。
(4) 确定电力线路对邻近通信线路的干扰等，短路故障又称横向故障，断线故障又称纵向故障。
§1.3 无限大功率电源供电的三相短路分析1 无限大功率电源的概念(1) 无限大电源：常数、0、ω=常数(2) 无限大功率电源是个相对概念。
(若电源的内阻抗小于短路回路总阻抗的10%，即可以认为电源为无限大电源。
)2 暂态过程分析(1) 符号约定|0|：故障前瞬间，相当“电路”中的0-0：故障后瞬间，相当“电路”中的0+p或ω：周期分量（）、ω：频率为ω的分量α：非周期分量m ：模值（）M ：最大值（）∞：稳态值（t→∞）(2) 暂态过程分析(对称短路可仅取一相分析，其他两相有模相同、相位差120°的结果。
电力系统分析第一章
故障分析
电力系统的三相短路故障 电力系统的不对称故障
稳定性分析
电力系统的机电特性 电力系统的暂态稳定、静态稳定
1.2 电力系统的负荷和负荷曲线
一、电力系统的负荷：
负荷：系统中所有电力用户的用电设备所消耗的电功率总和。 也称电力系统的综合用电负荷，是所有用户的负荷总加。 电力系统的供电负荷：综合用电负荷加上电力网的功率损耗。
24
一天的总耗电量：W = P d t
0
日平均负荷：
W 1 24
Pav = 24 = 24 0 Pdt
1.2 电力系统的负荷和负荷曲线
日负荷曲线举例：
(a） 钢铁工业负荷；
(b) 食品工业负荷；
(c) 农村加工负荷；
(d) 市政生活负荷。
1.2 电力系统的负荷和负荷曲线
☆ 年最大负荷曲线：描述一年内每月（或每日）最大有功功率 负荷变化的情况；可供调度、计划部门有计划安排全年机组 检修、扩建或新建发电厂。
我国2010年底发电总装机容量(包括火电、核电、水电、风电) 已达9.62亿千瓦，到2012年10月，装机总量将突破10亿千瓦。 10亿千瓦的发电装机总容量是日本全国发电装机总容量的3.3 倍，是欧盟所有国家发电装机总容量的1.25倍，与美国基本持 平略微超出，这当然是个了不起的成就，从1995年的2.18亿千 瓦，在十几年的时间就增长到10亿千瓦，增长了4.6倍。
电力系统暂态分析部分习题答案
电力系统暂态分析部分习题答案电力系统暂态分析部分习题答案3电力系统暂态分析部分习题答案(参考)第一章 电力系统故障分析的基本知识1-2、发电机F1和F2具有相同的容量，它们的额定电压分别为6.3kV 和10.5kV ，若以它们的额定值为基本条件的发电机电抗的标么值是相同的，问这两个发电机电抗的欧姆值的比值是多少？ 解：X G1*(N)＝X G1*S N1/U N12 X G2*(N)＝X G2*S N2/U N22∵X G1*(N)＝X G2*(N) ∴X G1*S N1/U N12＝X G2*S N2/U N22 故：X G1/ X G2＝U N12/ U N22＝6.32/10.52＝0.36 1-4、求：①准确计算各元件电抗的标么值，基本段取I 段U BI ＝10.5kV 。
②工程近似计算各元件电抗的标么值，S B ＝100MVA 。
解：① 精确计算法U BI ＝10.5kV S B ＝100MVA U BII ＝5.101215.10⨯＝10.5kV U BIII ＝1106.65.101215.10⨯⨯＝7.26kV T 1X LT 2II III50MVA 10.5kV X d ’’=0.15 60MVA 10.5kV/121kV U k %=10.5 0.4Ω/km 100km30MVA110kV/6.6kV U k %=10.543.05010015.0''*=⨯=d X 175.05.10100605.101005.1022*1=⨯⨯=T X 273.01211001004.02*=⨯⨯=L X 289.0121100301101005.1022*2=⨯⨯=T X ② 近似计算法U B ＝U av S B ＝100MVA3.05010015.0''*=⨯=d X 175.0601001005.10*1=⨯=T X 302.01151001004.02*=⨯⨯=L X 35.0301001005.10*2=⨯=T X 1-5、某一线路上安装一台Xk%＝5的电抗器，其额定电流为150A ，额定电压为6kV ，若另一台额定电流为300A 、额定电压为10kV 的电抗器来代替它，并要求保持线路的电抗欧姆值不变，问这台电抗器的电抗百分数值应是多少？解：∵2221113100%3100%N N R N N R R I UX I U X X ⨯=⨯=5∴61503001065%%122112=⨯⨯=⨯⨯=N N N N R R I I U U X X1-12、 (1) 若短路前空载，计算短路电流的周期分量及短路电流最大有效值；(2) 若A 相非周期分量电流的初值为零及最大时，计算相应的B 、C 相非周期分量电流的初始值；(3) 若短路前变压器满负荷运行，功率因数为0.9（低压侧），计算最大非周期分量电流的初始值，并与空载时短路比较。
电力系统暂态分析学习指导
电力系统暂态分析学习指导第二部分电力系统暂态分析第一章电力系统故障分析的基本知识一、基本要求掌握电力系统故障的类型和电力系统故障的危害性；掌握电力系统各元件参数标幺值的计算和电力系统故障分析的标幺值等值电路；了解无限大电源系统三相短路电流分析；掌握无限大电源系统三相短路电流的周期分量、短路冲击电流、最大有效值电流和短路容量的计算。
二、重点内容1、电力系统故障类型电力系统的故障分为：短路故障和断线故障。
电力系统的短路故障一般称为横向故障，它是相对相或者相对地发生的故障；断线故障称为纵向故障，包括一相断线、两相断线和三相断线故障。
电力系统的故障大多数是短路故障。
我们着重分析短路故障。
2、短路故障的类型短路故障的类型分为三相短路、单相短路接地、两相短路和两相短路接地。
其中三相短路时三相回路依旧是对称的，因此称为对称短路；其它三种短路都使得三相回路不对称，故称为不对称短路。
断线故障中，一相断线或者两相断线会使系统出现非全相运行情况，也属于不对称故障。
在电力系统实际运行中，单相短路接地故障发生的几率较高，其次是两相短路接地和两相短路，出现三相短路的几率很少。
需要注意的是：中性点不接地系统发生单相接地故障时，接地电流很小，允许运行1~2小时。
3、 电力系统各元件参数标幺值的计算（近似计算）（1） 发电机NBN B SSX X ⋅=)*()*( ………………………………（7-1）式中 )*(N X —— 发电机额定值为基准值的电抗标幺值；BS —— 基准容量； NS —— 发电机额定容量。
（2） 变压器NBK B SSU X ⋅=100%)*( ………………………………（7-2）式中 %KU ——变压器短路电压百分数。
（3） 电力线路架空线路2)*(4.0BBB USL X ⋅⋅= ………………………（7-3） 电缆线路2)*(08.0BBB USL X ⋅⋅= ……………………… （7-4） 式中 L —— 电力线路长度； BU —— 基准电压。
电力系统暂态分析-第1章 电力系统故障分析的基本知识ppt课件
电力系统暂态分析
第一章 电力系统故障分析的 基本知识
1.1 故障概述 1.2 标幺制 1.3 无限大功率电源供电的三相短路 电流分析
2
电力系统暂态分析
1.1 故障概述
一、电力系统运行状态分类
1、稳态
系统参数不变时，运行参量不变，系统的这种运行 状态称为稳态。
1.1 故障概述 三、断线故障
1、断线故障（纵向故障）的类型 1）一相断线 2）两相断线
2、断线原因
1）采用分相断路器的线路发生单相短路时单相跳闸； 2）线路一相导线断开。 3、断线的影响 造成三相不对称，产生负序和零序分量，而负序和零序 分量对电气设备和通讯有不良影响。
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电力系统暂态分析
1.2 一、标幺制的概念
短路电流产生很大的电动力，可引起设备机械变形、扭 曲甚至损坏；
短路时系统电压大幅度下降，严重影响电气设备的正常 工作； 严重的短路可导致并列运行的发电厂失去同步而解列，
破坏系统的稳定性。
不对称短路产生的不平衡磁场，会对附近的通讯系统及 弱电设备产生电磁干扰，影响其正常工作 。
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电力系统暂态分析
U UU / B *
S S / S P j Q / S P j Q * B B * *
11
I* I /IB
电力系统暂态分析
1.2 标幺制 二、电力系统中基准值的选取
对单相电路来说 如果基准选取满足： 电力系统基本公式：
SB U BIB U B Z B I B
值计算表达式?
12
电力系统暂态分析
1.2
对三相电路来说 基准值选择应满足：
电力系统故障分析的基本知识
电⼒系统故障分析的基本知识1 电⼒系统故障分析的基本知识1.1 电⼒系统故障分析概述⼀、概念简介短路：电⼒系统故障的基本形式。
短路故障（横向故障）：电⼒系统正常运⾏情况以外的相与相之间或相与地（或中性线）之间的连接。
短路类型：4种。
最多的短路类型：单相短路对称短路（三相短路）、⾮对称短路（其余三种短路类型）。
断线故障（⾮全相运⾏、纵向故障）：⼀相断线、⼆相断线。
不对称故障：⾮对称短路、断线故障简单、复杂故障：简单故障指系统中仅有⼀处短路或断线故障；复杂故障指系统中不同地点同时发⽣不对称故障。
⼆、短路原因、危害原因：客观（绝缘破坏：架空线绝缘⼦表⾯放电，⼤风、冰雹、台风）、主观（误操作）。
危害：短路电流⼤（热效应、电动效应）、故障点附件电压下降、功率不平衡失去稳定、不对称故障产⽣不平衡磁通影响通信线路。
解决措施：继电保护快速隔离、⾃动重合闸、串联电抗器等三、短路计算重要性电⽹三⼤计算之⼀。
电⽓设备选型、继电保护整定、确定限制短路电流措施。
四、短路计算的基本步骤1) 制定电⼒系统故障时的等效⽹络；2) ⽹络化简；3) 对短路暂态过程进⾏实⽤计算。
1.2 标⼳制⼀、标⼳制概念故障计算中采⽤标⼳值（相对值）表⽰，数值简明、运算简单、易于分析。
⼆、基准选取三相电路系统基准值可任意，⼀般：位的物理量）基准值（与有名值同单量）有名值（有单位的物理标⼳值（相对值）＝频率、⾓速度、时间的基准值三、基准值改变时标⼳值的换算B B B B B B B B B B B 2B 4 S ()U ()()() S , U 2 S U S BBB B MVA KV I KA Z I I U I Z S Ω===个基准值参数：、、、满⾜关系：则任意选定其中个基准参数即可。
电⽹中⼀般选定：、则：注意：标⼳值之******S =U ,=Z I U I ))(())(( ))((X B N )*(22)*(22)*(*(B)NB B N N N BB N N B B N N N I I U U X S S U U X U S S U X X ==→＝为基准）下标为基准折算（下标电抗电⾓速度倒数）时间：同步电⾓速度）⾓速度：额定频率）频率：(1(2 (f f N sB N s B B t f ωπωω==== ))((100(%)X )())((100(%)X )( *(B)R 22T*(B)NBB N R BBN N s I I U U U U S S U U ＝：电抗百分数转换电抗器电抗标⼳值＝：短路电压百分数转换变压器电抗标⼳值上式直接转换即可发电机电抗标⼳值：四、变压器联系的不同电压等级⽹络中各元件参数标⼳值的计算原则：选定某个归算电压等级，对其它电压等级的参数⽤联系变压器变⽐进⾏归算。
电力系统暂态分析第一章 习题
第一章 习题1-1 有一电力网络，各元件参数已在图中注明。
要求：1. 准确计算各元件电抗的标幺值（采用变压器实际变比），基本段取Ⅰ段10.5=B U KV 。
2. 工程近似计算各元件电抗的标幺值（采用变压器平均额定电压比），为统一起见建议100=B S .题1-1图1-2 某一线路上安装一台%5=k X 的电抗器，其额定电流为150A ，额定电压为6KV ，若用另一台额定电流为300A 、额定电压为10KV 的电抗器来代替它，并要求保持线路的电抗欧姆数不变，问这台电抗器的电抗百分数值应当是多少？1-3 有一输电线路接在一个无穷大功率系统上，当A 相电压刚好过零时发生三相短路。
已知短路后的稳态短路电流有效值等于5KA ，试在以下两个条件下求短路瞬间三相中各相短路电流中非周期分量的初始值。
1.ϕ（线路阻抗角）90= .2. 0=ϕ 假定短路前线路空载，A 相电压的始相角0=α()=+A m U U sin t ωα(120)=+- B m U U sin t ωα(120)=++ C m U U sin t ωα1-4 下图为一无穷大功率电源供电系统，额定电压为6.3KV ，设在K 点发生了三相短路。
如果设计要求通过电源的冲击电流不得超过30KA ，问并行敷设的电缆线路最多容许几条？已知电抗器和电缆的参数如下：电抗器：6KV ，200A ，4%=X ，额定有功功率损耗为每相1.68KW 。
电缆：长1250m ，0.083/=ΩX KM ，0.37/=Ωr KM 。
题1-4图1-5 一台变压器接在无限大功率电源上，以其额定条件为基准的电抗、电阻标幺值分别为0.1=T X ，0.01=T r 。
当在变压器的副边发生三相短路。
（1） 短路前变压器空载，求短路电流的周期分量及冲击电流。
（2） 短路前变压器满载，cos 0.8=ϕ（低压侧），当A 相电压合闸相角，30=α时发生短路，写出暂态过程中A 相电流非周期分量表达式。
电力系统故障分析的基本知识
p — 特征方程 R pL 0 的根。
pR L
Ta — 非周期分量电流衰减的时间常数
Ta
1 p
L R
积分常数的求解
短路的全电流可表示为：
短路前电流
i idza idfa Im sin(t ) Cet /Ta
i Im0 sin(t )
短路电流
不突变
Im0 sin( ) Im sin( ) C
4、等值电路图归并与简化 ✓串联 ✓并联 ✓Δ Y
✓利用网络的对称性 网络的结构相同
对称性 电源一样 电抗参数相等 短路电流流向一致
例：d1，d2发生短路时，计算短路回路的总电抗标幺 值
第五节 无限大容量电源供电系统三相短路电流计算
一、基本概念
中性点接地：三相或单相
1. 2.
那种故障短路电流最大 短路电流计算值
非周期电流有最 大值的条件为（1） 短路前电路空载 （Im0=0)； （2）短路发生时， 电源电势过零 （α＝0）。
图1-3 短路电流非周期分量有最大可能值的条件图
将Im0 0， 90 和 ＝0代入式短路全电流表达式：
i Im cost Imet /Ta
短路电流的最大瞬时值在短路发生后约半个周期时出现 （如图1-4）。若 f 50 Hz，这个时间约为0.01秒，将其 代入式（6-8），可得短路冲击电流 ：
一、三相短路的暂态过程
图1-2 简单三相电路短路
•短路前电路处于稳态：
e Em sin(t ) i Im 0 sin(t )
Im0
Em
(R R)2 2 (L L)2
tg 1 (L L)
R R
假定t＝0时刻发生短路 a相的微分方程式如下：
Ri
《电力系统分析》第一章 电力系统的基本概念
例1.1的附图
解：发电机G的额定电压为10.5KV。
变压器T1:低压侧额定电压为10.5KV,高压侧额定电压为242KV；
变压器T2:高压侧额定电压为220KV，中压侧额定电压为121KV ，
低压侧额定电压为38.5KV；
变压器T3:高压侧额定电压为110KV,低压侧额定电压为11KV；
变压器T4:高压侧额定电压为35KV，低压侧额定电压为6.6KV；
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二、电力工业发展概况
1．电力系统的发展简史 2．我国的电力系统发展现状 3．我国的电力工业展望与改革
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电力系统分析
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2.中国电力工业的现状
（1）发电量：1980年以来，平均年增长率9％，现为世 界第二位。
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2.中国电力工业的现状
（2）装机容量：居世界第二位。
• 系统与用电设备的额定电压（表1－3） • 电力网中的电压分布。
• 额定频率：50Hz。
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表 1-3 1000V 以上的额定电压
用电设备额定线电压/kV
系统的额定电压
交流发电机额定线电压/kV
变压器额定线电压/kV
一次绕组
二次绕组
34
3. 变压器 –一次侧：相当于用电设备，其额定电压与 系统（或线路）相同；与发电机直接相连时， 则与发电机相同 –二次侧：相当于电源，其额定电压应比系 统高5%，考虑变压器内部的电压损耗（5%）， 实际应定为比线路高10%。
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例题1.1 电力系统接线图如图1.2所示，图中标明了各级电 力线路的额定电压。试求发电机和变压器绕组的额定电压。
电力系统暂态分析：第一章 电力系统故障分析(1)
1.1 基本概念
（5）不对称接地短路，引起不平衡电流产生不平衡磁通， 引起电磁干扰，造成通讯中断；
（6）过大的短路电流使得断路器难以熄弧，以对电网的安 全稳定运行带来重大隐患。
➢ 短路电流计算是电力技术方面的基本问题之一。选择合理的 电气结线、选配电气设备和断路器、整定继电保护定值以及 选择限制短路电流措施等，都必须以短路电流计算结果为依 据。
1.1 基本概念
➢ 短路的基本类型：三相短路、两相短路、单相接地短路、两 相短路接地；
➢ 短路的危害： （1）短路电流值大大增加，短路点的电弧有可能烧坏电气 设备，短路电流通过电气设备中的导体时，其热效应会引起 导体或其绝缘的损坏； （2）短路电流产生强大的电动力冲击，致使导体变形，甚至 损坏；
（3）短路还会引起电网中电压降低，特别是靠近短路点处 的电压下降得最多，结果可能使部分用户的供电受到破坏；
于绕组电感与电流的乘积， n Li
➢ 电感正比于磁通，磁通反比于磁阻，磁阻正比于气隙宽度；
➢ 气隙宽度小，磁阻小，电感系数大； 气隙宽度大，磁阻大 ，电感系数小。
➢ 随着发电机转子的旋转，定子绕组的磁路在不断发生变化， 磁阻也不断变化，使得定子绕组的自感与互感均随转子而周 期性变化，这给磁链计算带来了困难。
iQ 产生的沿 a轴的磁通为： aQ nQiQ Pq sin
dQ
q qQ FqQ aQ
Q
iQ 产生的 a 相绕组磁链为：
aQ M aQiQ naQ nnQiQ Pq cos
1.2.1 abc电压方程和磁链方程
故阻尼Q绕组与定子 a 绕组间的互感为： M aQ nnQPq cos mQ cos
分量为：
短路的一般概念
Idft
I e0.01/Ta m
(kM
1)Im
kM 1 e0.01/Ta
短路电流的最大有效值：
IM
I
2 dz
[(kM
1)
2Idz ]2 Idz
1 2(kM 1)2
短路电流的最大有效值常用于校验某些电气设备的断流能力 或耐力强度。
四、短路容量
短路容量也称为短路功率，它等于短路电流有效 值同短路处的正常工作电压（一般用平均额定电 压）的乘积，即
3
Rd2
X
2 d
不计电阻 Id
U av 3X d
➢ 计算冲击电流、最大有效值、断路器的短路容量
iM 2kM Idz
kM=1.8时， iM =2.55 Idz
IM Idz 1 2kM 12
kM=1.8时， IM =1.52 Idz
Sd 3UavIdz
三、标幺值法 适用于: 多电压等级、接线复杂的高压系统
三、短路电流的有效值
•在短路过程中，任意时刻t的短路电流有效值， 是指以时刻t为中心的一个周期内瞬时电流的均
方根值，即
It
1 T
t T / 2 t T / 2
it2dt
1 T
t T / 2
2
tT / 2 (idzt idft ) dt
为了简化计算，通常假定：非周期电流在以时间t为 中心的一个周期内恒定不变，因而它在时间t的有效
Im
Em
R2 (L)2
tg 1 L
R
非周期电流 ： 短路电流的自由分量,记为
t
idfa Ce pt Ce Ta
（C为由初始条件决定的积分常数）
p — 特征方程 R pL 0 的根。
第1章 电力系统基本知识(1)
电力系统基础电气与自动化工程学院2012年电力系统基础本课程是电力系统中重要的基础知识，包括：（1）电力系统的基本知识；（2）电力网元件的等值电路和参数计算；（3）简单电力系统的潮流计算（4）电力系统的正常运行与控制；（5）电力系统故障与实用短路电流计算。
本课程：（1）与房大中老师等编电力系统分析配套（2）是考电力（电力系统及其自动化、高电压技术）方面的研究生的笔试面试主要课程第1章电力系统基本知识1.1 电力系统的组成1.2 电力系统概况1.3 电力系统的特点和对运行的基本要求1.4 电力系统的接线方式和中性点接地方式1.5 电力系统的输电方式1.6 电力系统负荷1.7 电力系统电源类型及特点简介第1章电力系统基本知识1.1电力系统的组成电能是由一次能源经加工转换成的能源，现在是人类最主要的二次能源。
¾优点：便于大量生产和远距离输送；方便转换和易于控制；损耗小；效率高；污染小。
¾缺点：不便大量储存；作为统一、不可分割的系统，它的生产、输送、消费需同步完成；需要维持电压、频率的稳定，系统安全稳定。
发电厂输电线路升压站配电线路枢纽、降压站照明、动力配变分布式发电1.1电力系统的组成第1章电力系统基本知识(1) 电力系统--是由生产、输送、分配和消耗电能的所有电气设备所组成的统一整体。
它的主要设备是生产电能的发电机、输送和分配电能的变压器和电力线路以及消耗电能的各种用电设备（如电动机等）。
习惯上称其为一次系统；电力系统还包括继电保护装置、安全自动装置、通信设备和调度自动化等辅助系统，一般称为二次系统。
1.1电力系统的组成1.1电力系统的组成(2) 电力网--是电力系统中除去发电机和用户，剩余的变压器和电力线路所组成的输送、分配电能的网络。
1.1电力系统的组成(3) 动力系统--是电力系统再加上电厂的原动机等动力部分。
动力部分主要有：火电厂的锅炉和汽轮机等；水电厂的水库和水轮机等；原子能电厂的反应堆等；风力发电场的风机等。
电力系统故障_知识概要
& Ia & Ib
& aEa
ZL
& Ic
& a2Ua1
& aUa 2 & Ua 0
& Ua1
Zn
& aUa1
& a2Ua 2
& Ua 2 & Ua0
& Ua 0
8
& Ea
& a2 Ea
电源： 电源：三相正序
ZG ZL
ZG
ZL
三相正序网、 三相正序网、三相负序网
& aEa
& Ia
& Ea
& a2 Ea
•
纵向不对称故障
断线或非全相运行: 断线或非全相运行: 手动合闸或自动重合闸非同期 手动合闸或自动重合闸非同期
基本分析方法： 基本分析方法：
1.确定故障特殊相，列写故障边界条件(相分量表示） 确定故障特殊相，列写故障边界条件 相分量表示 相分量表示） 确定故障特殊相 2.利用相分量 利用相分量——序分量变换关系，确定故障边界条 序分量变换关系， 利用相分量 序分量变换关系 以故障特殊相的序分量表示） 件(以故障特殊相的序分量表示） 以故障特殊相的序分量表示 3.画出正、负、零序网络图 画出正、 画出正 4.按照序分量表示的故障边界条件，连接正、负、零 按照序分量表示的故障边界条件，连接正、 按照序分量表示的故障边界条件 序网络， 序网络，构成复合序网图 5.求出短路点的各序电流和各序电压 求出短路点的各序电流和各序电压 6 .根据各序电流和电压计算各相电流和电压
– 发电机不产生负序电势 ， 故所有电源 发电机不产生负序电势， 的负序电势为零。 的负序电势为零。 – 负序网络的组成元件与正序网络完全 相同。 相同。 – 发电机等旋转元件的电抗应以其负序 电抗代替， 电抗代替 ， 其它静止元件的负序电抗 与正序电抗相同。 与正序电抗相同。
电力系统故障分析基本知识
周期分量：ipa
非周期分量： ia
1.3无限大功率电源供电的三相短路分析
1.1 故障概述—故障的定义及产生原因
故障，事故：
凡造成电力系统运行不正常的任何连接或情况。
短路：
正常运行情况以外的相与相之间或相与地之间的 连接。
短路产生的原因？
1.1 故障概述—故障的定义及产生原因
短路产生的原因？ (1) 元件损坏； (2) 气象条件恶化； (3) 违规操作； (4) 其他，例如挖沟损伤电缆，鸟兽跨接。
G T1
~
I
50MVA 60MVA
10.5kV
X
'' d
0.15
10.5/121kV
Uk % 10.5
l
II
0.4 / km 100km
T2
III
30MVA 110/6.6kV
Uk % 10.5
课后作业及思考题 （一）
2.故障计算中的标幺值与潮流计算中的标幺 值有何不同？
1.3无限大功率电源供电的三相短路分析
选择有足够机械稳定度和热稳定度的电气设 备，必须以短路电流为依据；
为了合理地配置各种继电保护和自动装置并 正确整定其参数；
1.1故障概述—短路计算的目的
进行电力系统暂态稳定计算，研究短路对用 户工作的影响；
确定输电线路发生短路故障对临近通讯线路 的干扰，必须进行短路计算；
在设计和选择电气主接线时，依据短路计算 结果确定是否需要采取限制短路电流的措施 等，造价评估，选择最佳接线方案；
SB 3U B I B
1.2标幺制—基准值改变时标幺值的换算
已知以设备本身额定值为基准值的标幺值，求以系 统基准值SB、UB为基准时的标幺值
电力系统分析基础知识
电力系统分析基础知识第一部分：电力系统分析基础知识1、电力系统中性点有哪些接地方式？各具什么特点？2、输电线的等值电路存有那几种形式？它们适用于的条件就是什么？3、当变压器带有一定负荷时，在其中要产生哪些功率损耗？它们与变压器的容量、负荷和电压有怎样的关系？空载时有无损耗？为什么？4、在展开多电压级电力网络的排序时，为什么功率不展开隆哥蒙，而电阻和磁滞应当隆哥蒙？电压和电流应不应隆哥蒙？5、电力系统接线如图所示，电网各级电压示于图中，求1)发电机和各变压器高低压侧额定电压；2)设t-1高压两端工作于+2.5%粘毛，t-2工作于主粘毛，t-3高压两端工作于-5%粘毛，谋各变压器实际变比。
6、降压变压器型号为sfl1-20000／110，额定容量为20000kva，电压110±2×2.5%／11kv，空载损耗p0=22kw，空载电流百分数i0%=0.8，短路损耗pk=135kw，短路电压百分数ud%=10.5。
求变压器等值电路及其参数。
7、某电力网接线如下图右图，各元件参数见到下表中，其中t-2高压两端直奔+2.5%分后接点运转，其它变压器均在主接头运行。
试1）做出元件参数用出名值则表示的等值电路，挑110kv为基本级；2）作出元件参数用标么值表示的等值电路，要求用两种方法计算。
取sb=100mva,ub=110kv。
第二部分：潮流计算1、推论电压损耗的公式。
2、推论功率损耗的公式。
3、计算电压损耗和功率损耗的公式中，所计算的功率是每相损耗还是三相总损耗？如果是每相损耗，试说明各参数的意义；如果是三相总损耗，说明各参数的意义。
4、电网线路和变压器电阻元件上的电压迫降如何排序？电压迫降的大小主要由什么同意？电压迫降的增益主要由什么同意？什么情况下可以发生线路末端电压低于首端电压的情况？=p+jq，5、如图所示系统，已知线路阻抗分别为r12+jx12，r23+jx23，节点运算负荷为s222，试进行潮流计算，画出节点1、节点=p+jq。
电力系统暂态分析课后答案
电力系统暂态分析课后答案【篇一：电力系统暂态分析部分习题答案】ss=txt>第一章电力系统故障分析的基本知识1-2、发电机f1和f2具有相同的容量，它们的额定电压分别为6.3kv和10.5kv，若以它们的额定值为基本条件的发电机电抗的标么值是相同的，问这两个发电机电抗的欧姆值的比值是多少？解：xg1*(n)＝xg1*sn1/un12 xg2*(n)＝xg2*sn2/un22∵xg1*(n)＝xg2*(n) ∴xg1*sn1/un12＝xg2*sn2/un22 故：xg1/ xg2＝un12/ un22＝6.32/10.52＝0.36 1-4、50mva 10.5kvxd’’=0.1530mva110kv/6.6kv uk%=10.5求：①准确计算各元件电抗的标么值，基本段取i段ubi＝10.5kv。
②工程近似计算各元件电抗的标么值，sb＝100mva。
解：①精确计算法ubi＝10.5kv sb＝100mva ubii＝10.5?12110.512110.5＝10.5kv6.6110ubiii＝10.5??＝7.26kvxd*?0.15?10050?0.3xt1*?10.5100?10.5602?10010.52?0.175xl*?0.4?100?1001212?0.273xt2*?10.5100?110302?1001212?0.289②近似计算法ub＝uav sb＝100mvaxd*?0.15?1005010060?0.3xt1*?10.5100??0.175xl*?0.4?100?1001152?0.302xt2*?10.5100?10030?0.351-5、某一线路上安装一台xk%＝5的电抗器，其额定电流为150a，额定电压为6kv，若另一台额定电流为300a、额定电压为10kv的电抗器来代替它，并要求保持线路的电抗欧姆值不变，问这台电抗器的电抗百分数值应是多少？xr1%100un13in1xr2%100un23in2解：∵xr????∴xr2%?xr1%?un1un2?in2in1?5?610?300150?6u|0|=115 kv50km1-12、10mva110kv/11kv uk%=10.5(3)(1) 若短路前空载，计算短路电流的周期分量及短路电流最大有效值；(2) 若a相非周期分量电流的初值为零及最大时，计算相应的b、c 相非周期分量电流的初始值；(3) 若短路前变压器满负荷运行，功率因数为0.9（低压侧），计算最大非周期分量电流的初始值，并与空载时短路比较。
电力系统故障分析的基本知识-PowerPointPre
标幺值=
有名值
基准值
二 、 基准值的选取
•基准值的选取有一定的随意性，工程中一般选择惯 用值（SB=100MVA、SB=1000MVA、UB=UN）
• 三相电路中基准值的基本关系:
• 稳态分析： SB 3U B I B , UB 3IBZB
其中：SB：三相功率 UB：线电压 IB：星形等值电路中的相电流
• 例如：已知US%，STN，求在系统基准容量SB时 的标幺值电抗？
x*( N )
Us% 100
x*( B )
Us
%
U
2 TN
100 STN
SB
U
2 B
x*( B)
x*( N )
U
2 N
U
2 B
SB SN
•额定容量SN小，则电抗x*（B）大， 小机组、小变压器的电抗大；
• 简单网络计算中，选取SB=STN
（SN），可减少参数的计算量。
四、变压器联系的不同电压等级电网中各元件 参数标么值的计算
• 用标么值计算时，也就是在各元件参数的有 名值归算到同一个电压等级后，在此基础上 选定统一的基准值求各元件参数的标么值的。 下面分别介绍准确计算法和一种近似计算法。 短路电流计算一般采用近似计算法。
(一)准确计算法
0.01
iM Im Ime Ta
0.01
(1 e Ta )Im kM Im
0.01
kM 1 e Ta
• （二） 最大有效值电流
It
1
t T / 2
i2dt
T t T / 2
1
T
t T / 2
(i pt
t T / 2
it )2 dt
• 最大有效值电流：短路后半个周期时，设该时刻前后一 个周期内非周期分量近似不变的电流。根据谐波的有效值
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注意
注意角标
电力系统常用基准值
习题
有一输电线路长100km，每公里电抗x1=0.4/km， 试根据下列基准条件计算这一输电线路的标么值， 并对计算结果进行分析讨论。 ⑴SB分别为100MVA和1000MVA，UB=115kV ⑵SB分别为100MVA和1000MVA，UB=230kV
总结：有名值一定的情况下，基准电压 UB 越大，算出的标幺值越 小 有名值一定的情况下，基准容量SB 越大，算出标幺值越 大
习题
发电机G1和G2具有相同的容量，它们的额定电压分别 为6.3kV和10.5kV。若以它们的额定条件为基准的发电 机电抗的标么值是相等的。问这两个发电机电抗的欧姆 数的比值是多少？
A相出现了冲击电流
（冲击电流是个瞬时值)
I
M
(如何求冲击电流的有效值)
(冲击电流的有效值在工程中又叫全电流)
（全电流）
全电流用来校验断路器的动稳 定
I
M
2 I m ( ) 1 2( K M 1) 2
习题
一台变压器接在无限大功率电源上，以其额定条件为基准的电抗 、电阻标么值分别为XT=0.1，RT=0.01。当在变压器的副边发生三 相短路。 ⑴短路前变压器空载，求短路电流的周期分量的幅值及冲击电流 ⑵ 短路前变压器满载，cos =0.8（低压侧），当A相电压合闸相 角 =30°时发生短路，写出暂态过程中A相电流非周期分量表达 式？
工程中判断电源是不是无穷大是 用计算电抗 X js 3 判断的
S X X S
js
e B
（三角函数与相量的对应关系，减号表示滞后）
阻抗角也叫功率 因数角也叫电流 电压的相角差
（不是X比R）
习题
有一输电线路接在一个无限大功率系统上，当A相电压正好过零 时发生三相短路，已知短路后的稳态短路电流有效值等于5kA， 试在以下两个条件下求短路瞬间各相短路电流中非周期分量的初 始值。假定短路前线路空载，A相电压的初相角α =0° ⑴
稳态和暂态
电力系统运行中受到各种扰动，这些扰动使电力系 统处于暂态过程之中，使运行参量产生较大的变化。
4
变压器短路事故
人工单相短路试验
带地线合断路器事故
磁暴线圈（正常）
隔离刀断开时产生的电弧（正常）
5%
10%
65%
20%
绝缘破坏的原因（过电压，过热，机械损伤）
(绝缘老化)
发生不对称短路时,
B
3 2
U U
4 3 2S来自UB 2 4'' xd *N
2、变压器
S S
GN
x
T2
2* j
U
% k1
100
k2
U S
%
2 2
T1 N
U 3 U 4 U 2 U 3
B
2
S U
B 2 4
U
k1
%
100
k3
S S
B
T1 N
x4* j
U
100
S S
T3
x6* j
（短路瞬间假设转速不变）
（不对称短路时）
系统限流措施
（1）提高电力系统电压等级 （2）直流输电（可避免交流系统间相互注入短路电流） （3）主网加强联系，次网解环运行 （4）在允许范围内增加零序电抗 （5）在电厂母线分段处安装电抗器 （6）变压器分裂运行或者用分裂式变压器 （7）出线上装电抗器
（直流分量超20%，截波过电压，反向开断，并联开 断，异相开断）
U
%
T2 N
100
S S
B
T 3N
3、输电线
x3* j x3 U 3 U 4 U 2 U 3
2
S U
B 2 4
B 2 4
x3
S U
B 2 3
B 2 2
段
x5* j
U 4 x5 U 3
2
S U
x5
S U
用机械惯性解释
（此时短路电流的周期分量 不衰减）
T1
习题
有两台变压器，一台绕组的额定电压为121kV和6.3 kV， 另一台绕组的额定电压为110kV和6.6kV。在这两台变压器 的低压侧接有欧姆数相同的电抗X=10Ω 。问： ⑴从两台变压器高压侧看这电抗X的欧姆值分别是多少 ？ ⑵ 在SB=100MVA，UB=115kV的基准条件下，这两个电 抗的标么值的比值又是多少？
（线路阻抗角）=90°
⑵
=0°
U A U m sin(t ) U B U m sin(t 120) U U sin(t 120) m C
直流分量的相量
交流分量的相量
在这种情况下演变经0.01秒后交流分量和直流分量叠 加会达到可能的最大值，此刻的电流就是冲击电流
二、具有变压器的多电压级网络标幺值等值电路的建立(近似法)
G Ⅰ T1 x2 U1 x1*j x2*j Ⅱ x3 U2 x3*j x4*j x5*j T2 x4 Ⅲ x5 U3 x6*j T3 x6 U4 Ⅳ
x1
取U4为基本级
采用平均电压后简化计算,无需考虑变压器变比归算 1、发电机
S U 归算到基本级 x x S
' '' 1 d* N
有名值
x 1 x 'd' *N U1
2
GN
U 2 U 3 U4 GN U1 U2 U3
2 1
2
' ' x1 * j x1
S U
B 2 4
'' xd *N
U S
2 1
GN
U 2 U U1U